600 MW直流锅炉给水改AVT（O）处理的探索

王荣碧 匡亚军 吴 智广东珠海金湾发电有限公司



节能技术与产品

600 MW直流锅炉给水改AVT（O）处理的探索

王荣碧 匡亚军 吴 智
广东珠海金湾发电有限公司

1 机组现状

金湾发电公司2台600 MW超临界机组采用全挥发性处理，凝结水100%经过凝结水精处理系统处理后进入锅炉，给水加氨和联氨处理。2台机组自2007年投入商业运行以来，水汽系统的各项水质指标一直比较正常，给水中铁含量指标符合国家标准，但多年来的商业运行后其受热面的结垢速率和运行时给水中铁含量还是偏高。依据现有研究，通过给水处理方式的改变有减少系统中腐蚀产物并降低锅炉结垢速率的可能。

2 AVT（R）工况缺点

（1）除氧效果一般

联氨除氧的合理条件是：水温在200℃以上，pH值在8.7-11之间，有一定的联氨剩余量，最好还要有催化剂，而金湾发电厂联氨加药点设在除氧器下降管处，该处水温为160～170℃。另据运行经验，当高压除氧器运行正常及水温在270℃以下时，如果给水溶解氧含量低于10g/L，联氨和氧的反应速度很慢，而除氧器出口至省煤器人口的距离较短，给水在二者之间的停留时间较短，因而联氨和溶解氧的反应基本没有进行，因此认为联氨的除氧效果较差。

（2）水质效果一般

AVT（R）工况下水质虽然合格，但铁含量常年偏高，如图1所示。

图1 给水加联氨处理时水质趋势图

（3）氧化膜保护效果一般

超临界机组目前给水处理主要有加氨和联氨的还原性全挥发处理（AVT（R））、只加氨的氧化性全挥发处理（AVT（O））以及只加氧的氧化性处理（OT）三种处理方式。依据朱志平［1］等人的研究，上述3种给水处理方式金属表面氧化膜具有以下特征。

AVT（R）使用氨和一种除氧剂（如联氨、二甲基酮肟），为国内采取最为常见的给水处理方式，应用较为成熟，通过除去给水中的溶氧并提高PH使得金属表面产生保护膜，但是碳钢表面形成的氧化物为磁性四氧化三铁，该磁性铁垢不是非常致密，氧化物中亚铁产物也具有一定溶解度，易形成流动加速腐蚀，该氧化膜因晶粒粗糙且凹凸不平，造成热阻大、沿程阻力也大。

采用给水氧化处理方式（OT）与全挥发处理AVT（R）截然相反，通过往给水中加氧使化学水工况为氧化性，让金属表面氧化产生保护膜，其给水的铁含量一般可以维持在1 ug/L，该处理方式是直流锅炉最佳的给水处理方式。在该工况下金属表面的磁性铁垢的表面以及内部的细孔被氧化铁化合物所覆盖及填充，因此该种结构的磁性铁垢更具保护性且溶解度低。

AVT（O）为不加除氧剂只加氨的挥发性处理方式，此化学水工况的还原性比AVT（R）处理弱，氧化性没有OT处理强，金属表面的磁性铁垢介于上述两者之间。微量氧使系统Fe表面生成红褐色的Fe2O3保护层，覆盖在Fe3O4的问隙中和表面上，抗汽水流动冲刷腐蚀性比Fe3O4保护层强，能有效降低热力系统的冲刷腐蚀现象。该法还省去传统AVT处理方式中有毒、易燃危险品联氨及其储存输送设备，还能达到介于AVT与OT处理方式中间的效果。

2.4 还原剂联氨管理要求较高

依据《危险化学品目录》联氨属于危险化学品，易燃且有毒，对现场管理要求较高。持续加入联氨，2台机组购买联氨药剂开销费用约为60万元/年。

3 改造方案

3.1 方案选定

3种给水处理方式对金属防护效果为OT最好，AVT（O）次之，AVT（R）最差。依据DL/T805.1-2011《火电厂汽水化学导则第1部分：锅炉给水加氧处理导则》中给水加氧处理的条件有：给水氢电导率小于0.15 us/cm，凝结水100%精处理运行，水汽循环系统为钢制元件，锅炉水冷壁内结垢量小于250 g/m2。因本厂凝汽器出现过泄露，且目前电力需求下滑严重，电厂机组深度调峰，启停频繁，因此暂不具备加氧改造条件。另外，改造成OT方式需要投资改造加氧设备，往往还需锅炉清洗，投资成本非常之高，若改为AVT（O）处理方式，简单快捷，零投资即可收获介于二者之间的水处理效果，因此为进一步提高给水品质，金湾公司拟改造为不加除氧剂只加氨的挥发性处理方式AVT（O），以降低锅炉给水的含铁量和抑制炉前系统特别是锅炉省煤器入口管和高压加热器管的流动加速腐蚀，达到降低锅炉水冷壁管氧化铁的沉积速率和延长锅炉化学清洗周期的目标。

3.1 实施步骤

（1） 炉内加药停止加联氨，系统除氧主要依靠除氧器热力除氧；

（2） PH值的控制由9.0～9.6提高到9.2～9.6

磁性氧化铁垢的溶解和给水pH值有关，一般而言，给水pH值越高，氧化铁垢的溶解度越低；即给水维持高pH值有利（9.2～9.6）。但同时维持给水高pH值的代价是给水中氨的浓度加大，造成混床制水周期缩短和出水水质下降，因此在控制时先按照机组以往pH值的控制值进行加药控制。如果将给水pH值提高到9.6以上，磁性氧化铁垢的溶解度将降低，但根据离子交换平衡原理，凝结水精处理系统出水中的杂质离子的泄漏量将上升，两者之间的平衡点选定在pH值为9.5，并且从凝结水精处理的运行上看，该pH值下凝结水精处理系统的氨化运行是比较正常的。

（3）氢电导率的控制

给水管道金属的腐蚀速率和氢电导率有关，氢电导率高水中金属腐蚀产物就高，因此氢电导率在试验中应严格控制小于0.2 μS/cm，最好小于0.15 μS/cm，重点是保证凝结水精处理系统的正常运行。

4 改造效果

4.1给水水质提高

从2013年2月1日、3日分别对2台机组给水进行了停止AVT（R）而采用AVT（O）的试验。停止AVT（R）采用AVT（O）后的2～3 d内，给水中铁含量稍有降低；7 d后，出现较明显降低；此后的几月给水、凝结水、主蒸汽中铁的变化情况在联氨停加后呈逐渐下降趋势，试验后的给水中铁含量小于5 ug/L，铁浓度的明显下降可以证明停加除氧剂后铁的溶出速度降低了。从取样器处观察系统内铁的氧化物颜色已由黑色逐渐变红，可见给水的实际工况已经向氧化性氛围转化。

从图2可以看出，以前（水质不很纯）给水铁含量波动幅度最大，至停加联氨前的AVT（R）方式（水质较纯），给水含铁量整体维持较高水平；停加联氨后转换为AVT（o）方式（水质很纯），给水铁含量明显降低。由此可见，AVT（o）能降低给水铁含量并减缓系统腐蚀，是适合机组安全运行的水处理方式，可以继续按此方式运行。

表1 改造后锅炉垢量检测数据一览表

4.2 锅炉结垢速率下降

给水及整个系统中铁的水平总体下降，达到预期目的，机组检修过程中未见热力系统表面有腐蚀现象发生，转换后锅炉的结垢量图表1所示，已达到行业一类设备的标准。

图2 给水停加联氨后给水含铁量变化趋势图

4.3 精处理再生周期延长

3号、4号机组给水加药方式改为AVT（O）以后，两台机组给水采用不加除氧剂的挥发性处理后，精处理制水量显著延长，有效减少了两台机精处理再生次数约30次/年。

5 结论与建议

（1）运行结果表明，停止AVT（R）采用AVT（O）后，机组的还原性水工况减弱，并逐渐转化为氧化性工况，在一定程度上抑制了FAC，减轻了系统的腐蚀。

（2）建议具有高纯给水的机组，在不具备加氧处理条件时，可考虑采用AVT（O）方式，可有效降低给水中铁含量。

节能信息与动态

日科学家受电鳐启发研制新型发电机

最近，日本理化学研究所的一个研究小组利用电鳐发电器官原理开发了新型发电机。以电鳐为代表的“强电鱼类”，体内发电器官能够以近100%的转换率高效发电。

研究小组在发电器官中植入元件制作出发电机原型。他们把发电器官切成3厘米直角型，固定在铝和硅胶做成的容器中，结果发现，在16个元件直列连接情况下峰值电压1.5伏特，峰值电流0.25毫安。

由于电鳐难以大量捕获，研究小组未来将人工制作发电器官，融合微米、纳米流体技术，从分子开始自下而上地开发细胞结构，研发与发电细胞相同的材料。 （英国科学报告）

Wang Rongbi， Kuang Yajun， Wu Zhi
Guangdong Province Zhuhai Jinwan Power Generation Co.，Ltd

The article takes an example of Jinwan company's 600MW Ultra-Critical direct current boiler. Feeding water treatment method turns all volatile treatment（reduction） AVT（R） plus ammonia and hydrazine into all volatile treatment （oxidation） AVT（O） plus ammonia and it has effective control of iron content in water-steam system and is clean boiler tube inspection， which proves AVT（O） is feasible and has great promotion value among same level boilers.

Direct Current Boiler， Feeding Water Treatment，AVT（R）， AVT（O）

以金湾公司600MW超临界直流锅炉为例，给水处理方式由加氨和联氨的还原性全挥发处理（AVT（R））转换为只加氨的氧化性全挥发处理（AVT（O））后，水汽系统铁含量得到有效控制，锅炉割管检查较为干净，证明了高纯给水系统AVT（O）处理的可行性，在同类机组中有较大推广意义。

直流锅炉；给水处理；AVT（R）；AVT（O）

Study on 600 MW Direct Current Boiler Feeding Water Turning into AVT（O）Treatment

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.07.011

王荣碧：（1971-），男，工程师，从事环化系统运维工作二十余年。